KR20130065287A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20130065287A
KR20130065287A KR20110132081A KR20110132081A KR20130065287A KR 20130065287 A KR20130065287 A KR 20130065287A KR 20110132081 A KR20110132081 A KR 20110132081A KR 20110132081 A KR20110132081 A KR 20110132081A KR 20130065287 A KR20130065287 A KR 20130065287A
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홍기성
김승일
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Abstract

본 발명의 실시예에 의한 배터리 팩은, 전극리드의 인출 방향에 위치된 실링 영역을 구비하는 파우치형 베어셀; 상기 베어셀의 실링 영역에 위치되며, 상기 전극리드와 연결되는 보호회로모듈; 상기 실링 영역과 대면하는 영역만 개구되고, 나머지 면들은 모두 일체로 상기 보호회로모듈을 감싸는 형상으로 구현되는 탑케이스; 상기 탑케이스의 하부면은 상기 베어셀의 상부면과 면접하며, 상기 탑케이스 하부면의 형상은 상기 베어셀 상부면의 형상과 부합되도록 구현됨을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 외부 충격으로부터 보호회로모듈에 실장된 부품의 손상을 방지할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 가능한 전지를 말하는 것으로서, 핸드폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
여러 종류의 이차 전지 중에서, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높아 널리 사용되고 있는 추세이다. 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 캔형, 파우치형을 들 수 있다.
이 중, 파우치형 이차 전지는 파우치에 전극조립체를 넣고 밀봉하며, 전극조립체의 전극탭과 연결된 전극리드는 보호회로모듈(PCM: Protecting Circuit Module)이나, 양성온도소자(PTC: Positive Temperature Coefficient) 등의 부속품 과 연결되며 코어팩(Core pack)을 형성한다. 이 때, 상기 파우치에 밀봉된 전극조립체 및 전극탭을 포함한 구성을 베어셀이라 한다.
그리고, 코어팩의 상부에 보호회로모듈을 감싸는 탑케이스를 형성하고, 이를 하드케이스에 내장하거나 포장용 라벨로 감싸서 배터리 팩을 형성한다.
이때, 상기 탑 케이스는 접착제 등을 통해 상기 베어셀의 상부면에 부착되는데, 베어셀 내부에 구비된 전극조립체의 형상 등에 의해 상기 베어셀 상부면이 굴곡된 형상으로 구현될 경우 탑 케이스와의 접착이 불량하게 되어 조립품질이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명은 베어셀 상부면과 면접하는 탑 케이스의 형상을 상기 베어셀 상부면 형상과 부합되도록 구현함으로써, 베어셀 상부면과 탑 케이스의 접착 불량을 방지하고, 이를 통해 조립품질을 확보할 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 배터리 팩은, 전극리드의 인출 방향에 위치된 실링 영역을 구비하는 파우치형 베어셀; 상기 베어셀의 실링 영역에 위치되며, 상기 전극리드와 연결되는 보호회로모듈; 상기 실링 영역과 대면하는 영역만 개구되고, 나머지 면들은 모두 일체로 상기 보호회로모듈을 감싸는 형상으로 구현되는 탑케이스; 상기 탑케이스의 하부면은 상기 베어셀의 상부면과 면접하며, 상기 탑케이스 하부면의 형상은 상기 베어셀 상부면의 형상과 부합되도록 굴곡된 형상으로 구현됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 탑케이스는 상기 보호회로모듈의 부품 실장면, 상기 보호회로모듈과 상기 전극리드의 연결면 및 상기 테라스부와 대면하는 상기 보호회로모듈의 일측면의 반대측면인 타측면을 감싸는 형상인 단면이 ㄷ자 형으로 형성된다.
또한, 상기 베어셀의 상부면은 굴곡된 형상으로 구현되고, 상기 탑케이스의 하부면은 상기 베어셀 상부면의 형상과 동일하게 구현된다.
또한, 상기 베어셀의 상부면과 탑케이스의 하부면 사이에는 탄성 재질의 점착부재가 더 포함된다.
또한, 상기 탑케이스는 상기 전극리드와 대응하는 영역에 홈이 형성된다.
또한, 상기 탑케이스와 상기 베어셀 상부를 커버하는 외장테이프가 더 포함된다.
또한, 상기 탑 케이스 하부면 일측 끝단에 상기 베어셀의 상부면 방향으로 돌출되는 연장 지지부가 더 형성된다.
또한, 상기 연장 지지부는 상기 베어셀의 라운드된 상부면과 밀착되며, 상기 베어셀의 라운드된 상부면과 면접되는 연장 지지부의 면은 이와 동일하게 라운드된 형상으로 구현된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 보호회로모듈의 부품을 보호하기 위해 탑 케이스를 구비함으로써, 외부에서 충격 발생 시 부품을 보호하고, 이물질 삽입을 방지함으로써, 배터리 팩의 신뢰성 및 안전성을 확보할 수 있다.
또한, 베어셀 상면과 면접하는 탑 케이스의 형상을 상기 베어셀 상부면 형상과 부합되도록 구현함으로써, 베어셀 상부면과 탑 케이스의 접착 불량을 방지하고, 이를 통해 조립품질을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 탑케이스가 분리된 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호회로모듈이 탑케이스 내부에 삽입된 상태를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 탑케이스가 분리된 분해사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 파우치형 베어셀(10), 보호회로모듈(30), 보호회로모듈(30)을 감싸는 탑케이스(20) 를 포함한다.
파우치형 베어셀(10)은 그 내부에 전극조립체(미도시)를 수용하며, 전극조립체의 전극탭과 연결된 전극리드(11)의 인출 방향에 위치된 실링 영역인 테라스부(13)를 구비한다. 그리고, 테라스부(13)에는 전극리드(11)와 연결된 보호회로모듈(30)이 위치된다. 이때, 탑케이스(20)는 ㄷ자형으로 형성되어 보호회로모듈(30)을 감싸도록 형성될 수 있다.
즉, 탑케이스(20)는 보호회로모듈(30)의 부품(32) 실장면과, 보호회로기판(31)과 전극리드(11)의 연결면 및 테라스부(13)와 대면하는 보호회로모듈(30)의 일측면의 반대측면인 타측면을 감쌀 수 있으며, 이러한 탑케이스(20)의 구조를 통해 외부 충격에 의해 부품(32)과 탑케이스(20) 사이에 충격 발생 시, 부품(32)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 상기 탑케이스(20)는 상기 테라스부(13)와 대면하는 영역만 개구되고, 나머지 면들을 모두 일체로 덮는 형상 즉, 단면이 ㄷ자형으로 형성됨을 특징으로 하며, 이 경우 상기 탑케이스(20)의 하부면(22)은 베어셀(10)의 상부면과 면접하게 된다.
상기 파우치형 베어셀(10)은 파우치 내부에 전극조립체가 수용되며, 전극조립체의 전극탭과 연결된 전극리드(11)의 인출 방향에 위치된 실링 영역인 테라스부(13)를 구비한다. 그리고, 전극리드(11)가 인출되는 테라스부 양측에 위치한 실링 영역은 파우치의 측부로 접히며 밀착된다.
파우치는 알루미늄 박판과 같은 금속질 박판에 그 표면을 절연처리한 것이 많이 사용된다. 예를 들면, 파우치는 알루미늄 박판에 폴리머 수지인 변성 폴리프로필렌(CPP: Casted Polypropylene)이 열접착층을 이루며 도포되고, 그 외측면으로 나일론이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: PolyEthylene Terephthalate)와 같은 수지재가 형성된다.
그리고, 파우치 내부에 수용된 전극조립체는 양극판과 음극판 및 그 사이에 개재된 세퍼레이터가 순차적으로 적층되거나 권취된 구조를 갖는다. 즉, 상기 전극조립체는 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 이들을 젤리롤(Jelly-Roll) 형태로 권취하는 권취형 또는 이들를 다수 적층하여 형성된 적층형이 있다.
다만, 상기 전극조립체는 파우치의 내측면에 전극조립체가 밀착된 상태가 아니므로 파우치 내부에서 전극조립체가 상하 또는 전후 방향으로 유동할 수 있고, 상기 파우치의 강도가 약하기 때문에 상기 내부 전극조립체의 형상 등에 의해 베어셀(10)의 상부면이 굴곡된 형상으로 구현될 수 있다.
이와 같이 상기 베어셀(10) 상부면이 굴곡된 형상으로 구현될 경우 이와 면접하는 탑케이스(20)의 하부면(22)과의 접착이 불량하게 되어 조립품질이 저하될 수 있다는 문제가 있는 바, 본 발명의 실시예는 이를 극복하기 위해 탑케이스(20) 하부면(22)의 형상을 상기 베어셀(10) 상부면의 형상과 부합되도록 구현함을 그 특징으로 한다.
상기 베어셀(10)의 상부면 및 탑케이스(20)의 하부면의 형상은 이하 도 3 및 도 4에 도시되어 있으며, 이에 대해서는 하기에서 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
그리고, 상기 전극조립체의 양극판과 음극판에 부착된 전극탭들은 각각 다른 극성을 띠는 전극리드(11)와 전기적으로 연결된다. 그리고, 이러한 전극리드(11)는 파우치의 테라스부(13)로 일부가 노출되어 이후 공정에서 보호회로모듈(30)과 전기적으로 연결된다.
또한, 테라스부(13)에 위치된 전극리드(11)의 외면에는 절연테이프(12)를 더 포함한다. 절연테이프(12)는 전극리드(11)와 파우치와의 실링력을 향상시키는 동시에 전기적 절연 상태를 확보하기 위하여 형성될 수 있다.
상기 보호회로모듈(30)은 베어셀(10)의 테라스부(13)에 위치되며, 일면에 각 전극리드(11)와 전기적으로 연결되는 양극 및 음극 단자가 구비된다. 그리고, 보호회로모듈(30)의 타면에는 인쇄회로부가 프린팅되어 있는 인쇄회로기판(31)에 각종 전자 부품들(32)이 실장된 형태이다.
그리고, 탑케이스(20)는 보호회로모듈(30)을 감싸도록 형성되어 보호회로모듈(30)을 보호하며, 베어셀(10)의 상부면에 안착된다. 이러한 탑케이스(20)에는 전극리드(11)와 대응하는 영역에 홈(21)이 형성되어, 전극리드(11)와의 간섭을 피할 수 있다. 이때, 탑케이스(20)의 홈(21)으로 노출된 전극리드(11)의 외면까지 절연테이프(12)가 연장 형성되어, 쇼트를 방지할 수 있다.
외장테이프(50)는 베어셀(10)과 보호회로모듈(30)이 연결되고, 보호회로모듈(30)을 탑케이스(20)가 감싼 상태에서 그 외측을 커버하도록 형성된다. 즉, 베어셀(10)의 상부를 커버함에 의해 탑케이스(20)가 베어셀(10)의 상부면에 용이하게 고정되도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호회로모듈이 탑케이스 내부에 삽입된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 탑케이스(20) 내부에 보호회로모듈(30)가 삽입된 상태를 알 수 있다. 탑케이스(20)는 테라스부(13, 도 2 참조)와 대면하는 영역만 개구되고, 나머지 면들을 모두 일체로 덮는 형상 즉, 단면이 ㄷ자형으로 형성되어 보호회로모듈(30)을 감싸도록 형성됨을 특징으로 하며, 이 경우 상기 탑케이스(20)의 하부면(22)은 베어셀(10, 도 2 참조)의 상부면과 면접하게 된다.
즉, 상기 탑케이스(20)는 보호회로모듈(30)의 부품(32) 실장면과, 보호회로모듈(30)과 전극리드(11, 도 2 참조)의 연결면 및 테라스부(13, 도 2 참조)와 대면하는 보호회로모듈(30)의 일측면의 반대측면인 타측면을 감쌀 수 있다.
다만, 앞서 설명한 바와 같이 상기 베어셀의 상부면은 굴곡된 형상으로 구현될 수 있는 바, 본 발명의 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 베어셀(10)의 상부면과 면접하는 탑케이스(20) 하부면(22)의 형상을 상기 베어셀(10) 상부면의 형상과 부합되도록 굴곡된 형상으로 구현됨을 특징으로 한다.
이와 같은 형상의 탑케이스(20)는 다양한 방식으로 제조될 수 있으며, 일 예로 핫멜팅용 수지로 사출성형 방식에 의해 몰딩 처리하는 경우 상기 베어셀(10)의 상부면과 부합되는 동일한 형상으로 구현할 수 있게 되는 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 파우치형 베어셀(10)은 전극리드(11)의 인출 방향에 위치된 실링 영역인 테라스부(13)를 구비한다. 이러한 파우치형 베어셀(10)의 테라스부(13)를 통하여 전극리드(11)가 인출되며, 테라스부(13)와 맞닿는 전극리드(11)의 외면에는 절연테이프(12)가 형성된다. 그리고, 전극리드(11)는 보호회로기판(31)의 일면에 전기적으로 연결되며, 전극리드(11)가 연결되지 않은 보호회로기판(31)의 타면에는 부품(32)이 실장된다.
이와 같이 베어셀(10)과 전기적으로 연결되며, 베어셀(10)의 테라스부(13)에 안착된 보호회로모듈(30)은 탑케이스(20)에 의해 감싸지며 보호된다. 즉, 탑케이스(20)가 베어셀(10) 상부의 테라스부(13)와 마주하는 보호회로모듈(30)의 측면을 제외한 보호회로모듈(30)의 세 면을 감싸도록 ㄷ자형으로 형성된다.
이러한 ㄷ자형 탑케이스(20)는 보호회로모듈(30)의 부품(32) 실장면, 보호회로모듈(30)과 전극리드(11)의 연결면 및 테라스부(13)와 대면하는 보호회로모듈(30)의 일측면의 반대측면인 타측면을 감싸도록 형성된다.
이때, 상기 베어셀(10)의 상부면(18)은 굴곡된 형상으로 구현될 수 있는 바, 본 발명의 실시예에서는 도시된 바와 같이 상기 베어셀(10)의 상부면(18)과 면접하는 탑케이스(20) 하부면(22)의 형상을 상기 베어셀(10) 상부면(18)의 형상과 부합되도록 굴곡된 형상으로 구현됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 베어셀(10)의 상부면(18)이 굴곡된 형상을 갖게 되는 것은, 그 내부에 구비된 전극조립체(70)의 형상에 의한 것으로서, 상기 베어셀(10)의 상부면(18)을 포함한 베어셀 외면의 재질이 약하기 때문에 발생된다.
그리고, 베어셀(10)의 상부면(18)과 탑케이스(20)의 하부면(22) 사이에는 점착부재(60)를 더 포함할 수 있으며, 상기 점착부재(60)가 탄성을 갖는 재질로 구현됨으로써, 상기 베어셀(10) 상부면(18)과 탑케이스(20) 하부면(22)의 접착 특성을 보다 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 이러한 탑케이스(20)와 베어셀(10) 상부를 커버하는 외장테이프(50)를 더 포함함에 의해 베어셀(10) 상부에 탑케이스(20)를 보다 견고하게 고정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 단면도이다.
단, 도 5에 도시된 실시예는 도 4에 도시된 실시예와 비교할 때 탑 케이스(20) 하부면(22) 일측 끝단에 연장 지지부(24)가 더 형성되는 점에서 그 차이가 있으며, 이에 따라 도 4와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 5에 도시된 실시예의 경우 탑 케이스(20) 하부면(22)의 일측 끝단 즉, 외장 테이프(50)와 인접한 탑 케이스(20) 하부면(22) 끝단에 수직방향으로 돌출된 연장 지지부(24)가 더 구비됨을 특징으로 한다.
이 때, 상기 연장 지지부(24)는 상기 탑 케이스(20)와 일체형으로 형성될 수 있는 것으로서, 이는 상기 베어셀(24)의 라운드된(A) 상부면(18)과 밀착되는 형상으로 구현된다.
즉, 상기 베어셀의 라운드된(A) 상부면(18)과 면접되는 연장 지지부(24)의 면은 이와 동일하게 라운드된 형상으로 구현되며, 이를 통해 상기 베어셀(10) 상부에 탑케이스(20)를 보다 더 견고하게 고정할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.
10 : 베어셀 18 : 베어셀 상부면
12 : 절연테이프 13 : 테라스부
20 : 탑케이스 22 : 탑케이스 하부면
30 : 보호회로모듈 31 : 보호회로기판
32 : 실장부품 60: 점착부재

Claims (11)

  1. 전극리드의 인출 방향에 위치된 실링 영역을 구비하는 파우치형 베어셀;
    상기 베어셀의 실링 영역에 위치되며, 상기 전극리드와 연결되는 보호회로모듈;
    상기 실링 영역과 대면하는 영역만 개구되고, 나머지 면들은 모두 일체로 상기 보호회로모듈을 감싸는 형상으로 구현되는 탑케이스;
    상기 탑케이스의 하부면은 상기 베어셀의 상부면과 면접하며, 상기 탑케이스 하부면의 형상은 상기 베어셀 상부면의 형상과 부합되도록 굴곡된 형상으로 구현됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 탑케이스는 단면이 ㄷ자 형으로 형성됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 베어셀의 상부면은 굴곡된 형상으로 구현됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 탑케이스의 하부면은 상기 베어셀 상부면의 형상과 동일하게 구현됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 베어셀의 상부면과 탑케이스의 하부면 사이에는 탄성 재질의 점착부재가 더 포함됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 탑케이스는 상기 보호회로모듈의 부품 실장면, 상기 보호회로모듈과 상기 전극리드의 연결면 및 상기 테라스부와 대면하는 상기 보호회로모듈의 일측면의 반대측면인 타측면을 감싸는 형상으로 구현됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 탑케이스는 상기 전극리드와 대응하는 영역에 홈이 형성됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 탑케이스와 상기 베어셀 상부를 커버하는 외장테이프를 더 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 탑 케이스 하부면 일측 끝단에 상기 베어셀의 상부면 방향으로 돌출되는 연장 지지부가 더 형성됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 연장 지지부는 상기 베어셀의 라운드된 상부면과 밀착됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 베어셀의 라운드된 상부면과 면접되는 연장 지지부의 면은 이와 동일하게 라운드된 형상으로 구현됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
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